分光光度法在胡萝卜不同颜色肉质根品种生育期内天然活性物质含量变化研究中的运用

华 蕾，王 静

引言

据中国调味品协会（CFAA）统计，截至2019年我国食用着色剂产销总量将达47.35万t，同比增长0.34%。当前我国天然色素行业仍处于粗制阶段，合成色素通常具有一定的毒性，无法满足消费者对于食品安全提出的要求，如何实现天然色素的开发与量产成为科研领域的研究热点。胡萝卜是一种含有大量类胡萝卜素、叶绿素、花青素等物质的蔬菜，其中的天然活性物质不仅有利于人体健康，而且还可以从中提炼出天然色素，为胡萝卜食品的深加工与工业化生产提供良好条件。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在试验材料方面，本文选择4类肉质根颜色依次为深红色、紫色、黄色和鲜红色的胡萝卜品种作为试验材料，分别记为A-D，其中A为新黑田五寸、B为紫色胡萝卜、C为托福黑田五寸胡萝卜、D为红参1号胡萝卜。试验仪器选用德国梅特勒－托利多PB602-L电子天平（0.01g），上海棱光Gold S53紫外可见分光光度计以及打孔机。试验在石河子大学设施生物种苗研发中心开展，试验起止时间为2016年12月-2018年10月，其中在2016年12月至次年7月主要通过运用多种检测方法进行胡萝卜中天然活性物质含量的测定，从中筛选出最优检测方法；在2018年4月-10月以试验田为基准播种4类品种的胡萝卜，记录不同品种胡萝卜在各生长期内的天然活性物质含量，并将试验数据进行归纳整理，利用DPS数据处理系统进行试验结果分析。

1.2 试验方法

1.2.1 样本处理方法

将待测四类不同品种的胡萝卜种子置于25-40℃的水中浸泡12h，将种子与沙子以1∶50的比例进行均匀混合，利用开沟器以0.4m为间隔在试验田上开若干道浅沟，在2018年5月7日10∶00将四类种子依次在试验田中进行播种，将覆土厚度设为1-1.5cm，并浇足底水。待6d左右开始出苗，14d长出第一片真叶，在全生育期内至少锄草松土4次、浇水5次，并依照每亩5kg的用量进行施肥，使土壤熵值增大、促进幼苗生长。待播种41d后，以15d为间隔执行一次采样，收集四类胡萝卜品种进行清洗、擦干，并将其分成均等的三部分，确保上、中、下部位的韧皮部与木质部完全分离，留待后续进行试验测定。

1.2.2 试验测定方法

首先选取β-胡萝卜素作为标样，以石油醚、无水乙醇作为分析纯进行类胡萝卜素的测定。取胡萝卜上、中、下部位的碎块各0.3g置于容量为50ml的三角瓶内，以1∶1的比例加入10ml石油醚和无水乙醇混合溶液，在无光条件下摇匀并静置过夜。量取20mlβ-胡萝卜素加入2ml三氯甲烷溶液，利用石油醚将其定容至50ml，配制成0.4mg/ml的混合溶液；随后量取1ml混合溶液，利用石油醚将其定容至10ml后配制成40mg/ml的混合溶液，再依次量取混合溶液利用石油醚定容至4ml，配制出浓度依次为3、4、5、6、8和10mg/ml的溶液；以石油醚为基准进行空白试验，测得最大吸收峰位于448nm处，因此确定在448nm处进行吸光度值的检测，并绘制标准曲线[1]。将提取出的β-胡萝卜素溶液置于光径为1cm的比色杯中，以1∶1的比例选取石油醚与乙醇混合溶液作为空白，其线性范围保持在0-10μg/mL范围内，在448nm波长下进行吸光度测定，其回归方程为：

y=0.000 1+0.047 75x（y=1.002 7，n=6）

其次以叶绿素为标样，以95%乙醇为试剂进行叶绿素的测定。取胡萝卜上、中、下部位碎块各0.2g置于三角瓶内，加入25ml的95%乙醇溶液，在无光条件下静置过夜。将提取出的叶绿素溶液置于比色杯中，以95%乙醇溶液作为空白，分别在波长为470、649和665nm条件下进行吸光度值的检测。

最后以花青素为标样，选取15ml的1.5M盐酸溶液加入85ml的95%乙醇溶液中作为提取剂进行花青素的测定。取胡萝卜上、中、下部位进行打孔处理，在三个部位各取50片胡萝卜样本置于三角瓶内，并分别添加20ml提取液，在无光条件下静置过夜。将提取出的花青素溶液置于比色杯中，以提取剂为空白，在530nm波长条件下进行吸光度测定[2]。

2 结果与分析

2.1 类胡萝卜素含量

2.1.1 不同品种条件

通过观察4类胡萝卜品种的类胡萝卜素含量变化情况可以发现（单位为mg/100g），品种A的β-胡萝卜素含量整体呈现为由低到高、保持平缓、再次由低到高的变化特征，其中β-胡萝卜素含量的峰值150.57mg出现在9月中旬；品种B的β-胡萝卜素含量呈现为由低到高、略微下降、再次升高、最后下降的变化特征，含量峰值191.01mg出现在9月初；品种C的β-胡萝卜素含量呈现为由低到高、下降、升高、再次下降的变化趋势，但整体变化幅度较小，含量峰值23.97mg出现在7月初；品种D的β-胡萝卜素含量呈现为由低到高、下降、升高、下降、再次升高的变化趋势，含量峰值153.14mg出现在7月下旬。整体来看，4类胡萝卜品种的β-胡萝卜素含量均值分别为95.82mg、139.58mg、19.47mg和113.61mg，品种C的含量最低，其余3类品种的含量大体保持一致。在5%与1%水平下，品种D与其余3类品种的差异均较为显著。

2.1.2 木质部不同部位

以4类胡萝卜品种的木质部作为研究对象，针对其上、中、下三个部位的β-胡萝卜素含量变化情况进行分析。品种A、C、D的上部、中部和下部基本呈现为由高到低、再升高的变化趋势，品种A的峰值出现在9月中旬，上部最大值为121.34mg；品种C的峰值出现在9月中旬，上部的最大值为23.39mg；品种D的峰值出现在9月中旬，下部最大值为103.05mg。而品种B的上部、中部和下部均呈现出由低到高、再降低的变化趋势，峰值出现在9月初，上部最大值为253.79mg。整体来看，4类胡萝卜品种的β-胡萝卜素在不同时间段的上、中部含量均高于下部，并且品种C木质部的上中下部含量均值分别为18.51mg、14.11mg和12.31mg，处于4类品种中的最低水平；品种B木质部的上中下部含量均值分别为153.25mg、112.01mg和99.26mg，处于4类品种中的最高水平。在5%水平下，品种A与D的差异性较显著；在1%水平下，品种A的上部、中部与品种D的上部、中部、下部的差异极显著。

2.1.3 韧皮部不同部位

以4类胡萝卜品种的韧皮部作为研究对象，针对其上、中、下三个部位的β-胡萝卜素含量变化情况进行分析。品种A、D整体呈现由低至高、降低、再升高的变化趋势，其中品种A的峰值出现在9月中旬，上部最大值为217.7mg；品种D的峰值出现在8月中旬，上部最大值为203.86mg。品种B呈现由高到低、升高、再降低的变化规律，其峰值出现在9月初，中部最高值为241.07mg。品种C呈现由低到高、持续升高、再降低的趋势，峰值出现在8月中旬，上部最高值为36.59mg。整体来看，4类胡萝卜品种的β-胡萝卜素在不同时间段的上部、中部含量均显著高于下部，其中品种C韧皮部的上中下部含量均值分别为28.58mg、22.01mg和16.76mg，处于4类品种的最低水平；其余三类品种的β-胡萝卜素含量均值由高到低依次为品种B、D和A。在5%水平下，品种D的上部、中部、下部与其余3类品种的差异较显著；品种A、B的上中下部与品种C的上部差异不显著；在1%水平下，品种D的上中下部与其余3类品种的差异极显著，品种A的上部与品种C的下部差异极显著，品种A、B的上中下部与品种C的上部差异不显著。

2.2 叶绿素含量

2.2.1 叶绿素a含量变化情况

以4类品种肉质根的叶绿素a含量变化规律作为研究对象（单位为mg/g），观察时间为6月下旬至9月中旬。品种A、B的叶绿素a含量基本保持由低到高、降低、升高、再降低的变化趋势，其中品种A的峰值出现在7月初，最高值为0.57mg；品种B的峰值也出现在7月初，最高值为0.55mg。品种C、D的叶绿素a含量基本保持由高到低、持续降低、再升高的变化规律，其中品种C的峰值出现在6月下旬，最高值为0.88mg；品种D的峰值也出现在6月下旬，最高值为0.56mg。整体来看，4类胡萝卜品种的叶绿素a含量均值分别为0.42mg、0.35mg、0.31mg和0.28mg；在5%和1%两种水平下，4类品种的叶绿素a含量差异均不显著。

2.2.2 叶绿素b含量变化情况

针对4类品种肉质根的叶绿素b含量变化进行分析（单位为mg/g），从中可以观察到，品种A、C的叶绿素b含量基本保持由高到低、升高、再降低的变化趋势，其中品种A的峰值出现在9月中旬，最高值为1.14mg；品种C的峰值出现在6月末，最高值为1.78mg。品种B、C的变化轨迹也保持一致，其中B的峰值出现在9月初，最高值为1.59mg；C的峰值出现在6月末，最高值为1.78mg。整体来看，4类品种的叶绿素b含量均值依次为0.5、0.61、0.62和0.71mg；在5%和1%两种水平下，4类品种的叶绿素b含量差异均不显著。

2.3 花青素含量

2.3.1 不同品种条件

观察4类品种的花青素含量变化情况，以花青素吸收度作为衡量指标（单位为10-2/cm2），其中品种A、B、D均呈现为由低到高、降低、升高、再降低的变化趋势，品种C的变化规律表现为由高到低、升高、降低、再升高，且品种B的花青素含量与其余三种差距较大，峰值105.03AU出现在9月初。从中可以看出，伴随胡萝卜肉质根颜色的加深，花青素吸收度呈现出逐步提高的趋势，其峰值的出现与生育时间存在密切关联[3]。品种C的肉质根为黄色，其花青素吸收度的峰值8.23AU出现在6月末，在胡萝卜生长初期肉质根尚未膨大、颜色较浅；品种D的肉质根为鲜红色，峰值7.99AU出现在7月初；品种A的肉质根为深红色，峰值5.2AU出现在9月中旬；品种B的肉质根为紫色，峰值105.03AU出现在9月初。4类品种的花青素吸收度均值依次为4.26、70.5、4.18和4.32AU，在5%水平下B、C、D与A的差异不显著，在1%水平下A与B、C、D的差异显著，且依照颜色排序表示为紫色＞鲜红色＞深红色＞黄色，由此说明肉质根颜色越深，胡萝卜对于花青素的吸收度越高，因此在胡萝卜加工环节务必严格加强对采收时间的把控，严禁过早或过晚采收，为胡萝卜加工品质与营养含量提供保障[4]。

2.3.2 木质部不同部位

将胡萝卜木质部划分为三部分，观察其花青素含量测定结果可知，4类品种的花青素含量均呈现为由低到高或由高到低、再升高的变化规律，当胡萝卜进入成熟期后其花青素含量均到达峰值，其中品种A上部为最高值5.54UA；在5%水平下，品种A、B、C的上中下三部与品种D的上部和中部差异不显著，A的上部与D的下部差异较显著；在1%水平下，4类品种差异均不显著[5]。

2.3.3 韧皮部不同部位

将胡萝卜韧皮部划分为三部分，观察其花青素吸收度测定结果可知，品种B的三部花青素含量均具有一定差异，其中上部呈现由低到高、升高、降低的趋势，中部呈现由低到高、缓慢升高、再升高的趋势，下部呈现由低到高、缓慢升高、急剧下降的趋势，其余3类品种的变化幅度不明显。4类品种韧皮部含量排序依次为上、中、下，B的均值由上到下依次为215.89、176.17和121.14AU，保持最高水平；在5%水平下，品种A的上中下部与B、C、D差异显著，B、C、D的三部差异不显著；在1%水平下，品种A上部仅与中部差异不显著，品种A的下部与其他品种及部位差异极显著，品种B、C、D的差异不显著。

3 结论

通过将上述研究结果进行汇总可知：（1）以β-胡萝卜素作为类胡萝卜素的代表，4类胡萝卜品种的β-胡萝卜素峰值分别出现在9月中旬、9月初、7月初和9月中旬，韧皮部的β-胡萝卜素高于木质部，上部、中部平均含量明显高于下部，由此可以确定9月中旬为胡萝卜的最佳采收时间，在深加工环节应尽量将木质部与韧皮部进行分离，优先提取韧皮部和上部位置的β-胡萝卜素，保障提升天然活性物质的提取效率。（2）4类胡萝卜的叶绿素a含量排序为C＞A＞B＞D，峰值分别出现在6月末、7月初、7月初和6月末，说明在肉质根最初形成阶段叶绿素a处于不断积累的过程，伴随生长期的推移其含量呈逐渐下降趋势；而叶绿素b含量为D＞C＞B＞A，其峰值分别出现在9月中旬、6月末、9月初以及9月初，其中品种C与其余3类品种的叶绿素含量峰值分别处于肉质根形成初期和完全成熟后。（3）4类胡萝卜的花青素含量由高到低依次为B＞A＞D＞C，品种B的花青素含量可达其余3类的20倍，且韧皮部＞木质部，说明花青素含量与肉质根深度成正比。